基于IFFT频谱相除的罗兰C天地波识别新算法

目前模拟接收机的周期识别复杂、识别时间长,而相关文献提出的算法在罗兰C天地波到达时间间隔小于50μs时估计误差大。为了准确估计时间间隔小于50μs的天地波到达时刻,在IFFT频谱相除技术基础上提出天地波分别识别的新算法。在证明了方法可行性的基础上,采用该算法仿真分析了天波以及地波自动识别的准确性。结果表明,利用该算法,天地波自动识别的准确率分别可达99.6%和98.6%以上,相对USCG标准可改善信噪比6dB。

基于信噪比方法的天地波混合体制雷达一阶回波谱提取

天地波混合体制高频雷达(简称天地波雷达,HFHSSWR)海面一阶谱的频移和展宽特性,使得其一阶谱的提取比高频地波雷达(HFSWR)更困难。该文研究了天地波雷达一阶谱频移和展宽特性,并基于其在2维距离-多普勒谱上连续分布的特点,将信噪比方法应用于天地波雷达一阶谱提取。通过双基地角、电离层和海流等对一阶谱频移及展宽特性的定量分析,确定了信噪比方法中一阶谱中心位置、谱峰宽度、左右一阶谱间距等参数的计算方法和取值范围。并利用2维信噪比方法,解决由于天地波雷达信噪比下降引起的一阶谱边界检测不精确的问题。最后,将信噪比法分别应用于仿真和实测天地波雷达数据,验证了方法的有效性。

基于MUSIC算法的罗兰C接收机天地波自动识别方法研究

针对常规罗兰C接收机天地波识别方法不能有效利用信号能量的缺点,根据天波到来时间的估计与合成信号频率的分离相似的特点,提出了一种基于多信号分类算法估计天波延迟的方法.该方法在低信噪比条件下可分离出地波和天波,并能根据天波的延迟变化实时地选择接收机采样基准点的最佳位置.计算机仿真结果表明,该方法可以用于天地波的自动识别,能增加基准点处的信噪比,因而能显著提高罗兰C接收机的性能.

电离层行进式扰动对外辐射源天地波雷达系统的影响

电离层扰动导致外辐射源天地波雷达的回波信号存在多普勒频移、多普勒展宽及衰落等效应.以电离层准抛物线模型为背景,利用电离层行进式扰动(Travelling Ionospheric Disturbance,TID)模型和数值射线追踪技术,定量研究了TID对PD变换的影响;结合外辐射源雷达信号处理的关键技术,着重分析了TID对该雷达系统性能的影响.仿真结果对外辐射源天地波雷达的系统设计与实际应用具有指导意义.

FRFT域混合天地波雷达扩展多普勒杂波抑制方法

采用一维线阵天线的混合天地波雷达(hybrid sky-surface-wave radar,HSSWR)系统不能利用仰角信息抑制多径扩展多普勒杂波(spread Doppler clutter,SDC),这制约了HSSWR系统在船舶目标探测方面的实际应用。针对这一问题,根据SDC与稳定海杂波在分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform,FRFT)域的不同聚集特性,提出一种基于FRFT的多径SDC抑制方法。理论分析和仿真实验验证了该方法的有效性。

高频天地波联合传播一阶海杂波仿真分析

高频海杂波是高频海态参数反演重要载体,高频天地波联合传播(HSSWP)海杂波表现出与单纯天波或地波传播海杂波不同的特性,推导了HSSWP一阶海杂波Bragg频率,分析其Doppler频率及展宽随距离、方位、波束宽度的变化,给出一阶海杂波谱仿真结果,与实测图对比,并分析了一阶海杂波对目标探测的影响,最后给出影响一阶海杂波的其他因素。

一种基于FFT/IFFT技术的罗兰C天地波识别新算法

罗兰C天、地波到达时间间隔小于50μs时，对天、地波到达时刻的估计误差大。为了准确估计时间间隔小于50μs的天、地波到达时刻，在FFT/IFFT技术基础上采用了天、地波分别识别算法，并证明了该方法可行性。仿真结果表明：利用该算法，天地波自动识别的准确率分别可达99．6％和98．6％以上，相对USCG标准可改善信噪比4．4dB，对数字化罗兰C接收机的研究与设计具有重要意义。

高频天地波雷达目标信息获取方法

天地波是指高频电波经过电离层折射和地波绕射的组合传播模式,这种传播模式具有潜在的探测能力。该文分析了天地波雷达的杂波特性。在此基础上,对天地波雷达目标信息获取的基本方法进行了分析和仿真,并将其简单应用于实验数据。仿真结果与理论分析相吻合。应用于实验数据时,虽未考虑去除杂波点和关联处理,但结果仍可表明算法可以提取到疑似目标的信息。

天地波组网雷达同步控制系统设计

天地波组网高频地波雷达采用天波发射、地波接收和地波发射、地波接收的形式实现对海洋表面动力学参数如海洋表面流场、风场等的监测,具有覆盖面积广、回波蕴含信息丰富等特点。由于采用收发分置模式,这种组网雷达需要解决接收站与发射站、以及多个接收站之间的同步问题,主要有时间、频率和相位三大同步。针对探测海洋动力学参数的要求,分析了天地波组网雷达对同步的需求,提出了同步控制系统的设计方案,包括基于授时GPS实现的系统外同步设计以及基于FPGA实现的系统内同步设计,并给出了相应的硬件和软件实现以及闭环和外场测试结果。该方案解决了天地波组网同步问题,海边进行的天地波组网现场实验也证明了该方案的正确性。

天地波雷达回波的直达波抑制

高频天地波雷达是一种天发地收的新体制雷达,其信号传播信道主要包括电离层反射传播信道和海面绕射传播信道。电离层反射造成信号相位污染以及多径效应,接收机所接收到的天波直达波会发生频移和展宽,其强度一般远高于海洋回波,受污染后的直达波将会覆盖部分回波信息,影响海洋回波/海面目标的提取。本文根据天地波雷达直达波特性,提出了基于距离域自适应滤波抑制天地波雷达中的直达波强干扰的方法。该方法选择只含有直达波或直达波旁瓣信号的邻近距离元,作为自适应对消器的输入信号,实现天地波雷达回波信号中直达波及其旁瓣信号的抑制。实测结果表明,该方法能够很好的对直达波进行抑制,有利于海洋回波/海面目标信息的提取。

一种基于MUSIC算法的天地波识别方法

基于我国BPL长波脉冲信号的特征,利用MUSIC(多信号分类)算法对BPL天、地波延迟进行估计,实现天、地波识别。对传统谱估计IFFT(快速傅里叶逆变换)算法和现代谱估计MUSIC算法进行了仿真和比较,结果表明,这两种方法在较低信噪比条件下可有效分离天、地波,且识别误差都能控制在±5μs内,但MUSIC算法比IFFT算法具有更高的精度和分辨率。

天地波混合组网高频超视距雷达阵列幅相误差的校准方法

针对天地波混合组网高频超视距海洋探测雷达系统,研究了阵列通道幅相误差的校准方法。通过相位偏置,将各站不同频率的回波分离开来;利用直达波校正原理,以及双层优选直达波幅相校准系数的方法,优选出最稳定的地波站直达波的幅相校准系数进行阵列幅相误差的校准,实现天波直达波到达角的估计。试验结果表明,该方法可以有效地避免杂波干扰引起的、不正确的校准值的影响,从而获得稳定的幅度和相位校准值,实现对阵列实时的校正。在此基础上,将校准后船只航迹的定位与AIS数据进行对比,结果吻合,表明了方法的可行性。

改进优化包络罗兰C天地波周期联合识别算法

天地波和周期识别是罗兰C信号处理中最关键的环节,而现有的识别方法抗干扰能力较弱,识别成功率低。为了解决上述问题,提出一种改进优化包络相关的天地波周期联合识别方法,该算法以优化包络相关函数为基础,通过首峰值检测得到地波信号的粗略达到时间,进而通过正峰值比精确定位罗兰C脉冲信号第三周期,从而实现天地波周期的联合识别。仿真结果表明,改进后算法在抗噪声和天波干扰性能方面具有明显的优越性,最低信噪比要求比传统方法降低4 dB,并且正常工作条件下无错周风险。

天地波MIMO雷达多目标角度估计仿真

天地波混合组网雷达系统将天地波一体化雷达和地波超视距雷达组网技术的特点和优势结合起来。多输入多输出雷达体制综合采用多通道、等效发射波束形成技术,为天波超视距雷达面临的多径、多模效应和杂波多普勒扩展等问题提供了一条有效解决途径。将MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术与天地波雷达系统相结合,研究了天地波MIMO雷达的信号模型,以L阵配置下的天地波MIMO雷达为例,利用MUSIC(Multiple Signal Classification)算法实现多目标角度估计,实现了对天地波MIMO雷达的多目标角度估计的仿真试验,天地波MIMO雷达的仿真结果验证了该模型的有效性。

天地波高频超视距雷达阵列校准方法

针对天地波高频超视距雷达系统,研究了阵列幅相误差的校准方法。利用方位已知的直达波信号得到的幅相误差值,可以用来对天线阵列进行校准。而在实际雷达工作中,信号会受到杂波和环境影响从而导致校准值的稳定性变差。因此,采用对应时刻的校准值直接补偿会带来较大的误差。针对传统直接补偿存在的缺陷,提出了一种改进方法。该方法采用高斯函数累加模型对每个时刻校准值进行优选,从而达到校准值优化的目的。试验结果表明,该方法能够提高海流结果的准确性。

短波天波/地波联合传播模式下定位方法研究

电离层反射传播模式和地波绕射传播模式组合成联合传播模式,对这一新传播模式下的定位方法进行了研究,给出了定位方程,探讨了一种PD差值的计算方法,通过仿真计算说明了该计算方法的有效性,最后基于误差分析理论对定位精度进行分析,了解各误差项对定位距离估值误差所占的权重系数。

高频天/地波雷达海面风向、洋流反演试验研究

高频天/地波雷达是近年来提出的一种新的雷达探测体制,其海杂波包含丰富的海态信息.为研究该体制雷达在海态探测中的应用,在海面风向、洋流反演方法研究基础上,利用高频天/地波探测试验系统开展海态反演试验研究,依据接收到的海杂波信息,获得海面风向和径向洋流信息,并与海上实测资料进行对比.对比试验结果表明两者具有较好的一致性,高频天/地波雷达用于海洋状态观测具有一定的可行性.

浅谈天发地收超视距雷达在南海监测中的应用

我国南海海域范围大,海洋动力环境恶劣,常规手段难以实现对南海的大范围连续观测。天发地收超视距雷达(天地波雷达)能够同时实现海洋动力要素监测和海上移动目标监视监测,具有天波雷达覆盖面积大、探测距离远的特点,又具有地波雷达对目标发现概率高的特点,是一种新的适用于我国南海的监视监测手段。文章分析了天地波雷达的特点,论述了天地波雷达在南海海洋动力监测和海上目标探测的应用前景。

基于天波重构技术的eLORAN信号周期识别算法

针对增强型罗兰(eLORAN)系统在信号处理中的核心问题——周期识别,该文提出一种应对强天波干扰及低信噪比(SNR)等恶劣环境的联合算法。该方法首先在改进窗函数的基础上利用频谱相除技术估计信号特征参数,并根据大数理论的思想实现了天地波识别;其次,提出天地波时延差及幅度比的自适应2阶网格搜索匹配算法,在节省计算量的同时准确重构并去除天波;最后利用伪地波信号准确实现周期识别。仿真结果分析表明,该算法能够成功地克服现有技术中的一些弊端,实现小时延差及大强度天波干扰下的天波识别及分离,同时结合频谱相除技术的稳定性极大提高周期识别的正确率,进而为后续解调解码等流程提供保障。

海洋雷达探测技术综述

通过简要回顾半个世纪以来海洋雷达技术发展历程的特点和规律,结合海洋雷达技术发展现状,介绍海洋雷达涉及的关键技术并进行应用场景分析。总结我国海洋雷达技术近30 a来的发展及其与国际水平的主要差距,提出"十三五"期间我国海洋雷达技术优先发展项目的建议,即超视距雷达广域海洋监测技术、浮动/机动平台高分辨率海洋雷达技术、新体制微波海洋雷达技术以及海洋雷达数据管理与应用技术等。